[发明专利]基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线

说明书

本发明公开了基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线，包括介质基板、地板、馈线和主辐射贴片，所述的介质基板的背面设置有地板，所述的介质基板的正面设置有馈线和主辐射贴片；所述的主辐射贴片由多个同心设置的主圆环构成，每一阶所述的主圆环内加载了多个交叉层叠形式的同尺寸的小圆环。本发明采用交叉层叠分形环结构设计的天线拥有超宽的工作带宽，且具有良好的辐射特性和较为稳定的增益，适合应用于超宽带等多种无线通信系统。

技术领域

本发明涉及通信天线领域，具体地说涉及一种基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线。

背景技术

天线作为发射和接收电磁波信号的设备，在无线通信系统中起着不可或缺的作用。自2002年美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)把3.1-10.6GHz频谱划归为民用频段之后，超宽带(Ultra-Wide Band，UWB)技术以其宽带宽，低功耗及高速率等优点获得了快速发展，而超宽带天线即为基于超宽带技术的一种通信天线。传统的天线一般为窄带谐振式天线，工作带宽非常有限，无法适应现代通信中不断增长的信息流量。超宽带系统是拥有超宽带宽、高速传输速率，抗多径衰落及能量消耗少等优点的无线通信系统，比窄带通信系统更适合现代通信方式。

可以预见的是，随着通讯设备朝着简便易携及多频段工作方向发展，小尺寸及宽带宽将会成为天线设计的趋势，更多更好的解决方案将会被开发出来。而分形理论是一种描述不规则以及离散化的数学理论，将其应用于电磁领域尤其是天线设计，利用附带的自相似性使天线的辐射特性呈周期性变化，及空间填充性能有效提高空间的利用率，增大天线的有效电尺寸，以及延长天线的表面电流路径从而缩小尺寸和拓展带宽。分形结构有很多样式，为设计新型天线提供了多种可能性，将会在未来应用中拥有巨大的潜力。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，发明了基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线，包括介质基板、地板、馈线和主辐射贴片，所述的介质基板的背面设置有地板，所述的介质基板的正面设置有馈线和主辐射贴片；所述的主辐射贴片由多个同心设置的主圆环构成，每一阶所述的主圆环内加载了多个交叉层叠形式的同尺寸的小圆环。

本发明采用交叉层叠分形环结构设计的天线拥有超宽的工作带宽，且具有良好的辐射特性和较为稳定的增益，适合应用于超宽带等多种无线通信系统。

进一步，所述的主圆环设置有3个，由外向内其半径和厚度依次减小，分别为第一主圆环、第二主圆环和第三主圆环。

进一步，每一阶小圆环的外直径大小均等于对应阶主圆环外半径大小，所述的小圆环设置有3种，外直径由大到小分别为第一小圆环、第二小圆环和第三小圆环。

进一步，每一阶相邻的两个小圆环相位相差90度。

进一步，每一阶所述的小圆环都经过主圆环的圆心。

进一步，还包括阻抗变换结构，所述的馈线与主辐射贴片之间设置有阻抗变换结构，所述的阻抗变换结构与第一主圆环连接，能够使天线获得更好的阻抗匹配效果。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1.天线阻抗带宽非常宽；2.体积较小；3.能够全向辐射；4.易于与其他电路集成。

附图说明

图1是本发明基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线的正面结构示意图；

图2是本发明基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线的背面结构示意图；

图3是本发明基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线的回波损耗曲线图；

图4是本发明基于交叉层叠分形环结构的超宽带天线的峰值增益曲线图；